【正文】 其介于規(guī)定上、下限 之間。精餾過程的能量消耗主要是再沸器的加熱量和冷凝器的冷卻量消耗，精餾塔和附屬設(shè)備及管線也要散失一部分能量。也可將塔頂采出量作為操縱變量，但應(yīng)用較少。這些都給自動控制帶來一定的困難。 3． 進行精餾溫度控制系統(tǒng)的算法的研究。 均相物系的分離條件是必須造成 一個兩相物系，然后依據(jù)物系中不同組分間某種物性的差異，使其中某個組分或某些組分從一相向另一相轉(zhuǎn)移，以達到分離的目的。 加料板把精餾塔分為二段，加料板以上的塔，即塔上半部完成了上升蒸汽的精制，即除去其中的難揮發(fā)組分，因而稱為精餾段。 實際上，由于板上氣、液兩相接觸面積和接觸時間是有限的，因此在任洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 何形式的塔板上，氣、液兩相難以達到平衡狀態(tài)，即理論板是不存在的。 PLC 由硬件部分和軟件兩部分組成，硬件部分由輸入模塊， CPU 模塊，輸出模塊、編程器這四部分組成。在程序執(zhí)行期間即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會改變，而這 些變化必須等到下一工作周期的輸入刷新階段才能被讀入。 目前 S7200 系列 PLC 主要有 CPU22 CPU22 CPU224 和 CPU226四種。本設(shè)計采用的是 K 型熱電偶，結(jié)合其他的需要，我們設(shè)置 DIP 開關(guān)為 00100000。 STEP7 編程軟件可以對硬件和網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)組態(tài)，具有簡單、直觀、便于修改等特點。在下載完整的或部分用戶程序到 CPU 之前，把工作方式從 RUN 模式置到 STOP 模式。它們還處理對錯誤的響應(yīng)。 比例控制 (P)是一種最簡單的控制方式。故可利用 PLC 中的 PID 指令實現(xiàn)位置式 PID 控制算法量 [ 13]。其格式和特點可以歸納如下： （ 1）梯形圖自上而下按行繪制，最左邊的豎線稱為起始母線，也左母線，每一行從左至右按一定的控制要求和規(guī)則連接各個觸點，最后以繼電器線圈結(jié)束，稱為一邏輯行或者一梯級。如下圖所示。 dT —— 微分系數(shù) D。系統(tǒng)功能塊 (SFB)和系統(tǒng)功能 (SFC)是 STEP7 為用戶提供的己編程好的程序的塊，經(jīng)過測試集成 CPU 中的功能程序庫。程序組織簡化，修改更容易。為可編洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 程模板編制的軟件存儲在對象文件夾中。必須采用西門子系列的專門編程軟件進行設(shè)計。在這里，我們選用了西門子 EM231 4TC 模擬量輸入模塊。 S7200 的編程軟件STEP7Micro/WIN32 可以方便地在 Windows 環(huán)境下對 PLC 編程、調(diào)試、監(jiān)控，使得 PLC 的編程更加方便、快捷。掃描周期的長短主要取決于以下幾個因素：一是 CPU執(zhí)行指令的速度；二是執(zhí)行每條指令占用的時間；三是程序中指令條數(shù)的多少。于是選用 WINCC 來進行上位監(jiān)控畫面的制作，通過 MPI 方式與 PLC 進行通信，實現(xiàn)不間斷的數(shù) 據(jù)傳輸 如下圖所示。塔板上兩相間的傳熱速率和傳質(zhì)速率不僅取決于物系的性質(zhì)和操作條件，而且還與塔板結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此它們很難用簡單方程加以描述。 3．從第 n 板溢流下去的液體量為 Ln，組成為 xn，溫度為 tn。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 第 2 章 精餾 溫控系統(tǒng) 工藝流程 精餾溫控系統(tǒng)原理 混合物的分離是化工生產(chǎn)中的重要過程。我們此次設(shè)計就是要設(shè)計一個精餾塔溫度的控制系統(tǒng)。一般情況下精餾塔塔釜的溫度，我們是通過控制精餾塔釜內(nèi)靈敏板的溫度來控制的。精餾段溫度控制的操縱變量可選擇回流量或塔頂采出量。 3． 控制精餾塔平穩(wěn)操作 為了保證塔的平穩(wěn)操作，必須將進塔之前的主要可控干擾盡可能 的克服，同時盡可能緩和一些不可控的主要干擾。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 為此，應(yīng)當(dāng) 取塔頂或塔釜的產(chǎn)品質(zhì)量作為被控變量，這樣的控制系統(tǒng)稱為質(zhì)量控制系統(tǒng)，它需要能測出產(chǎn)品成分的分析儀表。新中國成立以后，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，陸續(xù)建立了一批現(xiàn)代化的石油化工裝置。在此期間，許多學(xué)者總結(jié)了塔設(shè)備長期操作的經(jīng)驗，并對篩板塔作 了系統(tǒng)研究，認(rèn)為設(shè)計合理篩板塔，不僅保留了制造方便、用材省、處理能力大等優(yōu)點，而且操作負(fù)荷在較大范圍內(nèi)變動時，仍能保持理想的效率。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 第 1 章 緒 論 精餾塔的發(fā)展過程 精餾塔簡介 精餾 塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的的設(shè)備之一。 關(guān)鍵詞： 可編程控制器，溫度控制， WINCC 上位機 ， PID 控制 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） II 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） III Industrial distillation tower based on PLC control system ABSTRACT Distillation is the petroleum, light industry, chemical industry production process, often need to be raw materials, intermediate products or the crude product ponents were separated, the most monly used method. Distillation separation is based on the solution of volatile ponents in degree or boiling point difference, make each allocated to separate. Distillation is the process of the core ponents, and for the distillation process control, temperature control is the most important, sharp temperature change causes the separated group separation purity decreasing, the rectification efficiency greatly, and even lead to the normal operation of distillation tower and equipment damage. While the PLC has high reliability, easy programming, easy maintenance and other advantages, can be widely used in various control systems, so for the distillation process control special decided to use PLC to achieve temperature control for distillation system utility. In the rectifying tower temperature system is plicated in structure and accuracy requirements higher characteristic, adopts Siemens S7200programmable controller PLC on system temperature system. As a result of distillation column temperature lag time constant and the inertia time constant was bigger, used to separate the single loop feedback control system, easy to cause larger oscillation, so the actual is used in cascade control and cascade control main controller adopts the integral separation PID control scheme. At the same time, the single parameter fuzzy PID control and programmable controller logic instructions to bine, the PID control more flexible, to better meet the requirements of the production process. Using WINCC PC and Siemens S7200PLC machine consists of a stable temperature control system, has reached the purpose of temperature control, once the temperature does not reach the set value, monitoring software to monitor out, send a signal to transfer to the PLC for the control of a distillation column motor speed, which increases or decreases the speed, the temperature reaches set value. The actual operation 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） IV results showed that PLC is applied to the distillation column temperature control system feasibility and accuracy. KEY WORDS: programmable logic controller， temperature control， WINCC PC， PID control 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） V 目 錄 前 言 ....................................................................................................... 1 第 1 章 緒 論 .......................................................................................... 2 精餾塔的發(fā)展過程 ..................................................................... 2 精餾塔簡介 ....................................................................... 2 精餾塔的發(fā)展過程 .......................................................... 2 自動化技術(shù)在精餾塔控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。 使 PID控制更為靈活 , 較好地滿足了生產(chǎn)過程的要求。 目前 ， 國內(nèi)精餾塔設(shè)備的溫度控制系統(tǒng)一般采用溫控儀 +繼電器進行控制 ， 雖具有價格優(yōu)勢 ， 但在控制功能上受到許多限制 ， 如精度差 ， 超調(diào)量大以及 無法實施綜合控制與監(jiān)控等 ， 因此 ， 很難滿足生產(chǎn)的要求。當(dāng)時，煉油工業(yè)中多 用泡罩塔，無機酸堿工業(yè)則以填料塔為主，則篩板塔因當(dāng)時尚無精確的設(shè)計方法和操作經(jīng)驗，故未能廣泛使用。屬于規(guī)整填料的有：蘇采爾填料（ Sulzer packing）、重疊式絲網(wǎng)波紋板填料、重疊式金屬波形板填料、格利希柵格填料（ Glitsch grid）、格子填料、拉伸金屬板網(wǎng)填料、塑料蜂窩填料、 Z 形格子填料、 Perform 噴射式填料和脈沖填料（ Impulse packing）等。 1． 控制產(chǎn)品質(zhì)量 精餾塔的產(chǎn)品質(zhì)量，是指塔頂或塔釜產(chǎn)品的純度要符合要求。就是說塔的操作壓力不能過大，否則會影響塔內(nèi)汽液平衡，容器的安全無法保證，嚴(yán)重越限時甚至?xí)绊懙桨踩a(chǎn)。由于石油化工過程中精餾產(chǎn)品大多數(shù)是碳氫化合物的同系物，在一定塔壓下，溫度與成分之間仍有較好的對應(yīng)關(guān)系，誤差較小。精餾塔塔釜溫度控制的穩(wěn)定與否直接決定了精餾塔的分離質(zhì)量和分離效果，控制精餾塔的塔釜溫度是保證產(chǎn)品高效分離，進一步得到高純度產(chǎn)品的重要手段。針對以上情況 , 開發(fā)了一種以西門子S7200 PLC為核心的精餾塔溫度控制系統(tǒng)。 3． 組態(tài)軟件技術(shù) 組態(tài)軟件技術(shù)監(jiān)控軟件選取西門子 公司的 SIMATIC 件。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 圖 21 第 N 板質(zhì)量和熱量衡算圖 塔板的形式有多種，最簡單的一種是板上有許多小孔（稱篩板塔），每層板上都裝有降液管，來自下一層（ n+1 層）的蒸汽通過板上的小孔上升，而上一層（ n1 層）來的液體通過降液管流到第 n 板上，在第 n 板上汽液